【摘 要】
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网络控制系统是传统控制系统与通信网络有机结合的产物。系统状态、控制信号等信息通过网络在控制器与被控目标之间传输,消除了系统与控制器间地域限制的壁垒,通过网络传输系统状态与控制信息可以实现航空航天、远程医疗、工业物联网等领域的远程控制,与传统的控制系统相比,它具有可靠性强、功耗低、安装维护方便、可灵活扩展和升级等优点,这是控制领域的前沿问题。通信网络便利控制系统的同时也引入了自身的弊端,一方面通信网
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网络控制系统是传统控制系统与通信网络有机结合的产物。系统状态、控制信号等信息通过网络在控制器与被控目标之间传输,消除了系统与控制器间地域限制的壁垒,通过网络传输系统状态与控制信息可以实现航空航天、远程医疗、工业物联网等领域的远程控制,与传统的控制系统相比,它具有可靠性强、功耗低、安装维护方便、可灵活扩展和升级等优点,这是控制领域的前沿问题。通信网络便利控制系统的同时也引入了自身的弊端,一方面通信网络带宽资源有限,采样信号过多的被发送到网络中,会造成了网络的拥塞与带宽资源浪费;另一方面网络攻击频发,控制系统的安全性将遭受冲击。受通信网络带宽资源的限制,事件触发方案应运而生,这种方法将目前要传输的数据与上次传输的数据进行触发判断,从而决定是否对其进行发送。在对触发判别条件研究时发现,历史数据对目前的触发判断存在一定影响。鉴于此,本文开展了基于历史传输数据的事件触发方案的研究。同时研究分析存在Do S攻击的网络控制系统的稳定性能。具体研究内容包括:(1)依据所提出的权值事件触发方案,设计权值状态反馈控制器,研究遭受Do S攻击的闭环系统稳定性问题。根据Do S攻击以及触发判决条件,构建闭环切换系统模型,基于李雅普诺夫原理研究判断其稳定性,并由此获取系统稳定性判定依据。其次研究事件触发方案的协同设计,并采用LMI工具箱对所设计的控制条件及参数进行计算求取,将得到的参数信息用于仿真实验,通过仿真实验结果验证控制器的可行性以及稳定性。(2)在许多控制系统应用中,完整的状态测量不能用于反馈,鉴于此,本章提出基于权值事件触发的输出反馈控制器,研究遭受Do S攻击的闭环系统稳定性问题。依据触发机制以及网络攻击模型构建闭环控制系统模型,对其稳定性进行分析与判断,获取系统稳定性判据。同时完成了输出反馈的协同控制设计,在仿真软件中对其控制参数进行求解,并对其进行仿真实验研究,分析计算所提方案的控制效果。(3)网络控制系统往往工作在非理想网络情况下,不可避免受到网络攻击等影响,因此十分有必要对权值事件触发机制下的网络控制系统的量化反馈控制进行研究分析。鉴于此,开展对量化反馈控制器的研究,并对Do S攻击下闭环系统稳定性进行分析。将量化器引入控制系统中,建立量化作用下的系统模型,并研究分析其稳定性,对事件触发量化反馈控制器进行设计,并对控制参数进行计算与仿真实验研究,实验结果证明上述方案的可行性与有效性。
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